JP2002299413A

JP2002299413A - ロボット装置及び処理装置

Info

Publication number: JP2002299413A
Application number: JP2001100850A
Authority: JP
Inventors: Hideshi Tono; 秀史東野
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-11
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP4199432B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】低コストで、確実かつ容易なワークの搬送が
可能なロボット装置及びそれを搭載した処理装置を提供
すること。【解決手段】メインアームは、アーム軸２の矢印Ａの
方向の回転動作に伴い、アーム２Ｂの先端が矢印Ｂの方
向に平行移動する。この動作により、ポイントＰ１にあ
るウェーハ（ワーク）２００をアーム２Ｂの先端のエン
ドエフェクタＥにより、矢印Ｂの方向に引き抜く。さら
にアーム軸が回転動作すると、ウェーハはアーム軸の直
上付近まで搬送される。さらにアーム軸が矢印Ｃの方向
に回転動作を続けると、メインアームは矢印Ｄの方向に
反転展開する。そして、矢印Ｅの方向に回転すると、エ
ンドエフェクタＥの上に載置されたウェーハ２００は、
ポイントＰ２まで平行に矢印Ｆの方向に搬送される。こ
れにより、旋回軸を設けることなく、ワークを２点間で
搬送できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワ−クの搬送受け
渡しを行うためのロボット装置及びこのロボット装置を
用いてワ−クに所定の処理を施す処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置などの製造に際しては、ワー
クの自動搬送が必要とされる場合が多い。

【０００３】例えば、薄膜形成やエッチング、洗浄など
の工程において、製造装置（ドライエッチャー、アッシ
ャー、ＣＶＤ装置など）にセットされたカセットキャリ
ア（以下、「カセット」と略す。）からウェーハを取り
出して、所定の処理ポイントへとハンドリングする必要
がある。さらに、処理が済んだウェーハを処理ポイント
からカセットへ戻す必要もある。

【０００４】このようなハンドリングに際して要求され
る条件のひとつとして、「クリーンであること」があ
る。すなわち、搬送用のロボット装置そのものからの発
塵を防ぐことはもちろん、ウェーハとロボットハンドと
の接触によっていずれかの材料が削られて発塵となるこ
とを防ぐ必要がある。

【０００５】さらに、製造コストを低減するために、ハ
ンドリングのスループットが高いことも要求される。

【０００６】これらの要求に対して、従来は、アームが
旋回動作する極座標型のロボット装置が用いられ、さら
に生産性を向上させるために、旋回軸の上に２基のアー
ムを搭載したいわゆる「ダブルアーム型」のロボット装
置が主流となりつつある。

【０００７】このようなロボット装置を開示した刊行物
としては、例えば、特許第２７３９４１３号公報や、特
開２０００−１００８９４号公報を挙げることができ
る。

【０００８】図１３は、このような従来のロボット装置
の要部を模式的に表す斜視図である。すなわち、同図に
例示したロボット装置１００は、第１アーム軸１０２、
第２アーム軸１０４、旋回軸１０６、昇降軸１０８、走
行軸１１０の５軸を有する。これら５軸は全てステッピ
ング・モータやパルス・モータによりパルス駆動されて
いる。

【０００９】図１４は、このロボット装置の一方のアー
ムの基本的な動作を説明するための模式図である。すな
わち、同図（ａ）乃至（ｄ）は、ポイントＰ１からポイ
ントＰ２にウェーハ２００を搬送する動作を表す。

【００１０】まず、図１４（ａ）に表したように、アー
ム軸１０２が矢印Ａの方向に回転動作することにより、
ポイントＰ１のウェーハ２００を矢印Ｂの方向に引き抜
く。ここで、アーム１０２Ａとアーム１０２Ｂとは、
２：１のプーリー型伝達機構により結合され、θ−２θ
型の動作を行う。また、アーム１０２Ｂとアーム１０２
Ｃとは、１：１のプーリー型伝達機構により結合され、
θ−θ型の動作を行う。従って、アーム軸１０２が矢印
Ａの方向に回転すると、その回転動作が順次変換され、
アーム１０２Ｃは矢印Ｂの方向に平行移動を行う。

【００１１】ウェーハ２００をアーム軸１０２の直上付
近まで引き抜いたら、図１４（ｂ）に表したように、矢
印Ｃの方向にアーム全体が回転を開始する。この回転動
作は、旋回軸１０６により実行される。そして、図１４
（ｃ）に表した位置まで、略１８０°旋回する。

【００１２】次に、図１４（ｄ）に表したように、アー
ム軸１０２が矢印Ｄの方向に駆動する。すると、アーム
１０２Ａ〜Ｃは順次連動し、ウェーハ２００を矢印Ｅの
方向に平行移動させ、ポイントＰ２に搬送する。

【００１３】以上説明したようにして、このロボット装
置は、ポイントＰ１からポイントＰ２にウェーハを搬送
することができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１３に例示
したロボットは機構が複雑でコストも高いという問題を
有する。

【００１５】すなわち、図１３に例示したロボット装置
の問題点は、まず、第１アーム軸１０２と第２アーム軸
１０４が、旋回軸１０６の下流側に設けられているた
め、アーム軸のモータやエンコーダのケーブル、ワーク
を固定するバキュームチャックのチューブなどを、全て
旋回可能に配置する必要があることである。しかも、ク
リーン・ルーム内で使用するためには、発塵を防ぐため
に、これら可動部をカバーで覆う必要もある。

【００１６】また、旋回の位置決め精度を高くするため
には、これらの機構を小さくまとめ、駆動源に対する負
荷のイナーシャをできるだけ小さくする必要もある。こ
のため、機構は大変に精密かつ複雑となり、コストが増
大するとともに、保守修理や維持管理のメンテナンス性
も著しく低下しやすいという問題もあった。

【００１７】また、図１３に例示したロボット装置は、
それぞれの軸を任意の位置で停止することができるた
め、フレキシビリティを有し汎用性が高い反面、各軸に
対してその停止位置をティーチングしなければならず、
使用する現場においては、「段取り」が面倒であるとい
う問題もあった。例えば、１ステージのティーチングを
行う場合、最低でも４軸（走行軸、昇降軸、旋回軸、ア
ーム軸）のパルスを少しずつ進め、相互に調整を図りな
がら決定していかなければならない。自動車の製造ライ
ンなどで使用される多関節ロボットの場合、「プレイバ
ック式」（人が行った動作を記憶して再生させる方式）
のティーチングを行わせ、この問題を軽減させている
が、半導体の製造装置の場合は、それほど複雑な軌跡の
制御を必要としていないので、プレイバック式を適用す
るのは機能面、コスト面から過剰である。

【００１８】本発明は、かかる課題の認識に基づいてな
されたものであり、その目的は、従来よりも低コスト
で、確実かつ容易なワークの搬送が可能なロボット装置
及びそれを搭載した処理装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、旋回動作を必要としないメインア
ームを有する極座標型のロボット装置が提供される。こ
のロボット装置は、例えば、そのメインアームの上のウ
ェーハを入れ替える単純な動作を行うサブアームロボッ
ト装置と組み合わせることより、従来と同等の搬送動作
を、従来よりも抵コストで、メンテナンス性および生産
性が良好で、ティーチングも容易に、実現することがで
きる。

【００２０】すなわち、本発明のロボット装置は、回転
駆動手段と、前記回転駆動手段に結合された第１のアー
ム軸と、前記第１のアーム軸に結合され、前記回転駆動
手段により回転動作可能な第１のアーム部と、前記第１
のアーム部に結合され、前記第１のアーム部とともに屈
伸動作する第２のアーム部と、を有するメインアーム
と、を備え、第１のポイントと第２のポイントとの間に
前記第１のアーム軸が配置された状態において、前記回
転駆動手段により前記第１のアーム軸を回転することに
より前記メインアームが展開して前記第２のアーム部の
先端が前記第１のポイントにおいてワークを受け取り、
その後、前記回転駆動手段により前記第１のアーム軸が
回転することにより前記メインアームが反転展開して前
記第２のポイントに前記ワークを搬送することを特徴と
する。

【００２１】ここで、前記メインアームを複数備えた、
「ダブルアーム型」とすることもできる。

【００２２】また、前記回転駆動手段により前記第１の
アーム軸が回転して前記第１のアームが角度θだけ回転
すると、これに連動して前記第２のアーム部は角度２θ
だけ回転するようにすると良い。

【００２３】また、前記第２のアーム部の前記先端付近
において、側面に切り込みが設けられたものとすれば、
カセットなどとの干渉を防ぐことができる。

【００２４】また、回転駆動手段と、昇降駆動手段と、
前記回転駆動手段及び前記昇降駆動手段に結合された第
２のアーム軸と、前記第２のアーム軸に結合されたサブ
アームと、をさらに備え、前記サブアームは、前記第２
のアーム部の前記先端に保持された前記ワークを受け取
り可能とすることができる。

【００２５】このようにすれば、メインアームのワーク
の交換や回転などが容易となる。

【００２６】また、前記サブアームは、前記第２のアー
ム軸から第１の方向に向けて延在する第１のハンドと、
前記第２のアーム軸から前記第１の方向とは異なる第２
の方向に向けて延在する第２のハンドとを有し、前記第
２のアーム部の前記先端付近において、前記昇降駆動手
段により前記第１のハンドが下方から上昇することによ
り、前記先端に保持された前記ワークを前記第１のハン
ドが受け取り、その後、前記回転駆動手段により前記第
２のアーム軸が回転して前記第２のアーム部の前記先端
の上に前記第２のハンドを移動させ、さらに前記昇降駆
動機構により前記第２のハンドが下方に降下することに
より、前記第２のハンドに保持されていたワークが前記
第２のアーム部の前記先端に受け渡されるものとするこ
とができる。

【００２７】このようにすれば、ワークの入れ替えが容
易にできる。

【００２８】また、前記サブアームは、保持した前記ワ
ークを回転させる回転機構を有するものとすれば、ワー
クの方位を調節して搬送することができる。

【００２９】また、前記第１のアーム軸を上下方向に移
動させる昇降手段と、前記第１のアーム軸を水平方向の
移動させる走行手段と、をさらに備えたものとすれば、
ワークの搬送をフレキシブルに行うことができる。

【００３０】一方、本発明の処理装置は、前述したいず
れかのロボット装置と、ワークに対して処理を施す処理
モジュールと、を備え、前記ロボット装置は、未処理の
ワークを前記処理モジュールに搬入し、処理済みのワー
クを前記処理モジュールから搬出することを特徴とす
る。

【００３１】または、本発明の処理装置は、前述したロ
ボット装置と、ワークに対して処理を施す処理モジュー
ルと、を備え、前記ロボット装置は、カセットに収容さ
れた未処理のワークを前記カセットから前記処理モジュ
ールに搬送し、前記処理済みのワークを前記処理モジュ
ールから前記カセットに搬送し、前記第２のアーム部の
前記先端付近において側面に設けられた前記切り込み
は、前記カセットと前記第２のアーム部とが干渉しない
ように形成されてなることを特徴とする。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００３３】図１は、本発明の実施の形態にかかるロボ
ット装置のメインアームＭを例示する斜視図である。す
なわち、本発明のロボット装置は、アーム軸２に取り付
けられたメインアームを有し、このメインアームＭは、
第１のアーム２Ａと、第２のアーム２Ｂとを有する。ま
た第２のアームの先端にはウェーハなどのワークを出し
入れするためのエンドエフェクタＥが設けられている。
なお、後に詳述するように、このロボット装置に、さら
に図示したような昇降軸８や走行軸１０を付加してもよ
い。

【００３４】図２は、メインアームＭの内部構造の一例
を表す透視斜視図である。同図に表したように、アーム
軸２は、例えば、サーボモータ３０により回転駆動され
る。そして、アーム軸２に結合された第１のアーム２Ａ
もこれに併せて回転動作する。

【００３５】一方、第１のアーム２Ａの内部には固定プ
ーリー４０が設けられている。固定プーリー４０は、固
定フランジ３５に対して固定されており、アーム２Ａが
回転動作すると、相対的に回転を生ずることとなる。固
定プーリー４０は、タイミングベルト５０を介して第２
のアーム２Ｂを回転させるプーリー６０と結合されてい
る。

【００３６】プーリー４０とプーリー６０の回転比は、
１：２とされている。すなわち、第１のアーム２Ａと第
２のアーム２Ｂとは、２：１のプーリー機構により結合
され、アーム軸２の駆動に伴ってθ−２θ型の動作を行
う。つまり、アーム２Ａがアーム軸２の回転動作により
時計回りに角度θだけ回転すると、アーム２Ｂは、半時
計回りに角度２θだけ回転する。また、アーム２Ａの長
さとアーム２Ｂの長さとは等しい。従って、アーム軸２
の回転に伴い、アーム２Ｂの先端に保持されたワークは
直線状に搬送される。

【００３７】図３は、メインアームＭの基本動作を模式
的に表す平面図である。すなわち、メインアームＭは、
アーム軸２の矢印Ａの方向の回転動作に伴い、アーム２
Ｂの先端が矢印Ｂの方向に平行移動する。この動作によ
り、ポイントＰ１にあるウェーハ（ワーク）２００をア
ーム２Ｂの先端のエンドエフェクタＥにより、矢印Ｂの
方向に引き抜く。

【００３８】さらにアーム軸２が回転動作すると、図３
（ｂ）に表したように、ウェーハ２００はアーム軸２の
直上付近まで搬送される。この状態をメインアームＭの
「ホームポジション」と称することとする。

【００３９】さらにアーム軸２が矢印Ｃの方向に回転動
作を続けると、図３（ｃ）に表したように、メインアー
ムＭは矢印Ｄの方向に反転展開する。そして、矢印Ｅの
方向に回転すると、エンドエフェクタＥの上に載置され
たウェーハ２００は、ポイントＰ２まで平行に矢印Ｆの
方向に搬送される。

【００４０】以上説明したように、本発明のロボット装
置においては、アーム軸２の回転動作のみで、メインア
ームがポイントＰ１からポイントＰ２へと反転展開し、
ワーク２００を平行に搬送する。つまり、図１３及び図
１４に例示したような従来のロボット装置と異なり、旋
回軸を設けることなく、ワークを２点間で搬送できる。

【００４１】ここで、本発明におけるアーム２Ａ及びア
ーム２Ｂの実効長をいずれもＬ１とした時に、アーム軸
２の中心点からワーク２００の中心点までの距離Ｌは、
アーム軸２が時計回りに角度θだけ回転すると、次式に
より表される。

【００４２】Ｌ＝２×Ｌ１×sinθ （１）

【００４３】なお、この動作に伴い、ワーク２００は反
時計回りに角度θだけ自転することとなる。しかし、半
導体ウェーハや光ディスクの基板などは円形であるた
め、自転しても搬送に支障は生じない。また、後に詳述
するように、必要があれば、ワークを適宜回転させてそ
の方位を調節する機構を設けることもできる。

【００４４】また、図１及び図３に例示したように、本
発明のロボット装置は、エンドエフェクタＥの根本に凹
部（切り込み）Ｅ１が適宜設けられる。これは、例え
ば、カセットからウェーハを取り出す場合に、カセット
の内壁との干渉を防ぐためである。つまり、このように
凹部Ｅ１を設けることにより、カセットに接触すること
なく、エンドエフェクタをカセット開口に対して斜め方
向から侵入させることができる。

【００４５】さらに、エンドエフェクタＥに、図示しな
い真空チャック機構などを適宜設けるにより、ワーク２
００を脱落させることなく、高速で搬送することができ
る。

【００４６】次に、本発明のロボット装置の具体例につ
いて説明する。

【００４７】図４は、本発明のロボット装置の具体例を
模式的に表す斜視図である。同図については、図１及び
図３に関して前述したものと同様の要素には同一の符号
を付して詳細な説明は省略する。

【００４８】図４に例示したロボット装置においては、
メインアームＭに加えて、ブーメラン型のサブアームＳ
が設けられている。サブアームＳの役割は、メインアー
ムＭがホームポジションにある状態において、エンドエ
フェクタＥの上のウェーハを入れ替えることである。

【００４９】すなわち、サブアームＳは、アーム軸４に
結合されたハンド４Ａ及び４Ｂを有する。ハンド４Ａ及
び４Ｂの先端には、ワークを保持するための真空チャッ
ク機構Ｖなどを適宜設けることができる。なお、図示し
た例においては、サブアームＳは２本のハンドを有する
が、本発明はこれに限定されるものではなく、サブアー
ムＳには３本以上のハンドを設けても良い。

【００５０】アーム軸４は、矢印θ方向の回転動作と、
矢印Ｚ方向の昇降動作と、を独立に行うことができる。
これら回転動作と昇降動作は、任意の地点で停止する必
要はなく、予め決定された回転角度、昇降ストロークで
動作すれば良い。従って、構造的にシンプルなアクチュ
エータ（エアシリンダなど）で構成することができ、簡
潔で安価に実現できる。

【００５１】サブアームＳのハンド４Ａ及び４Ｂの先端
部は、メインアームＭのエフェクタの先端の隙間Ｅ２に
入りこめるように設計されている。従って、メインアー
ムＭ。がワーク２００を保持している時に、その下側か
らサブアームＳがハンド４Ａ（あるいは４Ｂ）を上昇さ
せることにより、ワーク２００をハンドに受け取ること
ができる。

【００５２】また、これとは逆に、サブアームＳのハン
ド４Ａ（あるいは４Ｂ）にワーク２００が保持されてい
る状態において、メインアームＭのエフェクタＥの隙間
Ｅ２の上側からハンドを降下させることにより、ワーク
は、メインアームＭに受け渡すことができる。

【００５３】以下、具体例を参照しつつ、図４のロボッ
ト装置の動作について詳細に説明する。

【００５４】図５乃至図１０は、本発明の処理装置にお
けるロボットの動作の具体例を模式的に表す平面図であ
る。

【００５５】すなわち、これらの図面に表した例におい
ては、ウェーハを装填したカセット３００及び４００が
それぞれポイントＰ１、Ｐ２に配置されている。また、
これらと対向して、処理モジュール５００及び６００が
配置されている。これらの処理モジュール５００及び６
００は、例えば、エッチング装置、アッシャー、薄膜形
成装置、洗浄装置、熱処理装置、露光装置などである。
そして、これらの処理モジュールには搬送ポイントＰ
３、Ｐ４がそれぞれ設けられている。搬送ポイントＰ
３、Ｐ４は、ウェーハ（ワーク）２００が搬送されるべ
き地点である。なお、ウェーハ２００は、このポイント
において所定の処理が行われるものであってもよく、ま
た、処理モジュール５００及び６００が有する搬送機構
（図示せず）によって、これらポイントＰ３、Ｐ４から
さらに装置の内部に搬送されるようにしてもよい。さら
に、これら搬送ポイントＰ３、Ｐ４の手前にゲートバル
ブ５１０、６１０などを適宜設けることもできる。

【００５６】さて、このような配置関係において、本発
明のロボット装置１は、その走行軸１０がポイントＰ１
とＰ２（あるいはＰ３とＰ４）とをつなぐように配置さ
れている。

【００５７】以下、このような配置関係を有する処理装
置において、カセット３００（ポイントＰ１）と処理モ
ジュール６００（ポイントＰ４）との間でウェーハの搬
送を行う具体例について説明する。

【００５８】まず、図５（ａ）は、サブアームのハンド
４Ａには処理済みのウェーハ２００Ａが保持されている
状態を表す。この時に、カセット３００には未処理のウ
ェーハ２００Ｂが収容されている。

【００５９】この状態から、まず、図５（ｂ）に表した
ように、メインアームＭが展開して未処理のウェーハ２
００Ｂを保持する。この時に、前述したように、エフェ
クタの根本には凹部（切り込み）Ｅ１が設けられている
ので、アーム２Ｂが斜め方向からカセット３００にアク
セスしても、エフェクタＥとカセット３００とが干渉す
ることはない。

【００６０】エフェクタＥをウェーハ２００Ｂの下に差
し込んだ後、ロボット装置の昇降軸８が上昇するか、あ
るいはカセット３００が図示しない昇降機構により所定
距離だけ降下することにより、ウェーハ２００Ｂをエフ
ェクタＥに受け渡すことができる。この後、必要に応じ
て、エフェクタＥはウェーハ２００Ｂを真空チャックな
どの手段により固定する。

【００６１】次に、図６（ａ）に表したように、メイン
アームＭはウェーハ２００Ｂを保持したままホームポジ
ションまで戻る。

【００６２】次に、図６（ｂ）に表したように、ウェー
ハの「入れ替え」を行う。具体的には、まず、図６
（ａ）に表した状態において、サブアームＳが上昇する
ことにより、ウェーハ２００Ｂがハンド４Ｂに受け渡さ
れる。そして、サブアームＳは、図６（ｂ）に表した位
置まで回転する。しかる後に、サブアームＳが降下する
と、ハンド４Ａに保持されていた処理済みウェーハ２０
０Ａは、メインアームＭに受け渡される。この後、必要
に応じて、エフェクタはウェーハ２００Ａをチャッキン
グする。

【００６３】次に、図７（ａ）に表したように、メイン
アームＭが展開して、処理済みウェーハ２００Ａをカセ
ット３００に戻す。この時も、ウェーハ２００Ａをカセ
ット３００に挿入した後に、チャッキングを解除し、ロ
ボット装置１が昇降軸８により降下するか、あるいはカ
セット３００が上昇することにより、ウェーハ２００Ａ
はカセット３００に受け渡される。

【００６４】次に、図７（ｂ）に表したように、メイン
アームＭはホームポジションに戻る。

【００６５】次に、図８（ａ）に表したように、ロボッ
ト装置１は走行軸１０によりポジションＰ３からＰ４の
前まで平行移動する。この時、処理モジュール６００
は、ポイントＰ４に処理済みのウェーハ２００Ｃを排出
している。

【００６６】次に、図８（ｂ）に表したように、メイン
アームＭが展開して処理済みのウェーハ２００Ｃを受け
取る。具体的には、例えば、ウェーハ２００Ｃはポイン
トＰ４において、下方からピン（図示せず）などの持ち
上げ機構が突出することにより、ステージ面から浮いた
状態とされる。そして、この隙間にメインアームのエン
ドエフェクタＥが侵入する。しかる後に、持ち上げ機構
が降下することにより、ウェーハ２００Ｃはメインアー
ムＭに受け渡される。または、ロボット装置が昇降軸８
によって上昇してもウェーハ２００Ｃを受け取ることが
できる。その後、必要に応じてウェーハ２００Ｃをチャ
ッキングする。

【００６７】次に、図９（ａ）に表したように、メイン
アームＭはウェーハ２００Ｃを保持したままホームポジ
ションまで戻る。

【００６８】次に、図９（ｂ）に表したように、ウェー
ハの「入れ替え」を行う。具体的には、まず、図９
（ａ）に表した状態において、サブアームＳが上昇する
ことにより、処理済みウェーハ２００Ｃがハンド４Ａに
受け渡される。そして、サブアームＳは、図９（ｂ）に
表した位置まで回転する。しかる後に、サブアームＳが
降下すると、ハンド４Ｂに保持されていた未処理ウェー
ハ２００Ｂは、メインアームＭに受け渡される。この
後、必要に応じて、エフェクタはウェーハ２００Ｂをチ
ャッキングする。

【００６９】次に、図１０（ａ）に表したように、メイ
ンアームＭは未処理ウェーハ２００Ｂを保持した状態で
処理ポイントＰ４まで展開する。この状態において、処
理ポイントＰ４のステージ下方からピンなどの持ち上げ
機構（図示せず）が上昇することにより、ウェーハ２０
０ＢはメインアームＭから持ち上げられた状態となる。

【００７０】その後、図１０（ｂ）に表したように、メ
インアームＭは、処理ポイントＰ４にウェーハ２００Ｂ
を残したまま、ホームポジションに戻る。この状態にお
いて、ポイントＰ４の持ち上げ機構が降下することによ
り、ウェーハ２００Ｂはステージ上に載置された状態と
なる。

【００７１】この後、未処理ウェーハ２００Ｂは、処理
モジュール６００において、適宜搬送、処理される。

【００７２】一方、サブアームＳのハンド４Ａに保持さ
れている処理済みのウェーハ２００Ｃは、前述したよう
な順序により、カセット３００あるいは４００の所定の
場所に収容される。以上、詳述したように、本発明によ
れば、旋回軸を有しない簡潔な構成のメインアームとサ
ブアームとを用いることにより、複数のポイント間でウ
ェーハを確実かつ迅速に搬送することができる。

【００７３】以下、参考例として、図１３及び図１４に
例示した従来のダブルアーム型ロボット装置における同
様の動作について簡単に説明する。

【００７４】図１５乃至図１９は、従来のダブルアーム
型ロボットの動作を模式的に表す平面図である。これら
の図面については、図１乃至図１４に関して前述したの
と同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略
する。

【００７５】図１５（ａ）に表した状態においては、２
本のアームのうちの上側のアーム１０２Ｃの先端に処理
済みウェーハ２００Ａが保持されている。

【００７６】この状態から、まず、図１５（ｂ）に表し
たように、アーム１０２Ｃが展開してカセット３００に
処理済みウェーハ２００Ａを収容する。

【００７７】そして、図１６（ａ）に表したように、ア
ーム１０２Ｃがホームポジションに戻った後に、図１６
（ｂ）に表したように、もう一方のアーム１０４Ｃが展
開してカセット３００から未処理ウェーハ２００Ｂを受
け取る。

【００７８】そして、図１７（ａ）に表したように、ホ
ームポジションまで戻った後、同図（ｂ）に表したよう
に、ロボット装置１００は走行軸１１０に沿ってポジシ
ョンＰ４の前まで水平に移動する。

【００７９】次に、図１７（ｂ）に表したように、旋回
軸１０６により２本のアーム部を１８０度旋回させて、
ポジションＰ４と対向させる。この時に、処理モジュー
ル６００のポジションＰ４には、処理済みウェーハ２０
０Ｃが排出されている。

【００８０】次に、図１８（ａ）に表したように、空い
ている方のアーム１０２ＣをポジションＰ４まで展開し
て、処理済みウェーハ２００Ｃを受け取る。

【００８１】そして、図１８（ｂ）に表したように、ア
ーム１０２Ｃは、ウェーハ２００Ｃを保持したままホー
ムポジションまで戻る。

【００８２】次に、図１９（ａ）に表したように、アー
ム１０４Ｃを展開して未処理ウェーハ２００Ｂをポジシ
ョンＰ４に受け渡す。

【００８３】そして、図１９（ｂ）に表したように、ア
ーム１０４Ｃはホームポジションに戻る。

【００８４】以上説明したように、従来は、旋回軸１０
６の上に２本のアームが設けられた複雑なロボット装置
でウェーハの搬送を行っていた。

【００８５】これに対して、本発明によれば、図１乃至
図１０に関して詳述したように、旋回軸が不要となり、
ロボット装置の機構が大幅に簡略化される。すなわち、
制御軸数が少なく、部品点数も大幅に減らすことができ
る。本発明者の試作検討の結果、図１３に例示した従来
型のダブルアームロボット装置と比較して、図４に例示
したロボット装置は、部品点数をほほ１／３とすること
ができ、６０パーセント以上の削減率を得ることができ
た。その結果として、装置コストが大幅に低減し、信頼
性が飛躍的に向上するとともに、保守・メンテナンス性
も大幅に向上する。

【００８６】同時に、ティーチング・ポイントが減るた
めに、ティーチングも容易となる。これは、装置を使用
する現場においては、大きなメリットのひとつとなる。
さらに、搬送のスループットすなわち動作のタクトタイ
ムについても、従来のダブルアーム型ロボットと同等あ
るいはそれよりも良好な結果が得られた。

【００８７】次に、本発明の第１の変型例について説明
する。

【００８８】図１１は、本発明のロボット装置の変型例
を模式的に表す斜視図である。同図については、図１乃
至図１０に関して前述したのと同様の要素には同一の符
号を付して詳細な説明は省略する。

【００８９】本変型例においては、サブアームＳのハン
ドの先端にワークを回転させる回転機構Ｒが付加されて
いる。

【００９０】図１に関して前述したように、本発明のロ
ボット装置においてメインアームＭにより反転搬送され
ると、ワークは自転する。これに対して、サブアームＳ
に回転機構Ｒを設け、ワークの「入れ替え」の際に、ハ
ンドに受け取ったワークを所定の角度だけ回転させてや
れば、所定の方位でワークをポイントに受け渡すことが
できる。あるいは、メインアームＭの下方からサブアー
ムＳがハンドを上昇させて一旦ワークをハンドに受け取
り、所定の角度だけ回転させた後に、サブアームＳが再
び下降してメインアームＭにワークを受け渡してもよ
い。

【００９１】このようにすれば、ワークの方位を任意の
角度に調節した後に目的のポイントに搬送することがで
きる。これは、例えば、液晶ディスプレイのガラス基板
のような矩形状のワークを搬送する際に用いて好適な変
型例である。

【００９２】なお、このような回転機構Ｒをメインアー
ムＭに設けることもできる。すなわち、エンドエフェク
タＥのワーク支持部に回転機構を組み込めば、メインア
ームＭにワーク保持した状態で、ワークを任意の角度に
回転して搬送することができる。

【００９３】次に、本発明の第２の変型例について説明
する。

【００９４】図１２は、本発明のロボット装置の第２の
変型例を模式的に表す斜視図である。同図については、
図１乃至図１０に関して前述したのと同様の要素には同
一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【００９５】本変型例においては、２本のメインアーム
Ｍを有する「ダブルアーム構成」が採用されている。こ
の構成によれば、サブアームＳを用いたワークの「入れ
替え」を行うことなく、処理済みワークと未処理ワーク
の交換・搬送を連続的に行うことができる。

【００９６】以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の
形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具
体例に限定されるものではない。

【００９７】例えば、メインアーム先端のエンドエフェ
クタの形状については、図示したものには限定されず、
用途に応じて当業者が適宜設計変更して本発明の同様の
効果を得ることができる限り本発明の範囲に含まれる。

【００９８】また、図５乃至図１０に例示した処理装置
の構成は一例に過ぎず、カセットの数、ワークの種類や
形状、処理モジュールの数やその処理の内容、あるい
は、各ポイントの配置関係などは、当業者が適宜設計変
更して本発明の同様の効果を得ることができる限り本発
明の範囲に含まれる。

【００９９】さらに、メインアームやサブアームの数に
ついても、前述した具体例には限定されず、用途に応じ
て適宜設定することができる。

【０１００】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
従来と同等以上の搬送スループットを維持しつつ、旋回
軸が不要となり、ロボット装置の機構が大幅に簡略化さ
れる。すなわち、制御軸数が少なく、部品点数も大幅に
減らすことができる。その結果として、装置コストが大
幅に低減し、信頼性が飛躍的に向上するとともに、保守
・メンテナンス性も大幅に向上する。同時に、ティーチ
ング・ポイントが減るために、ティーチングも容易とな
り、現場に対して極めて使いやすい装置を提供すること
ができ、産業上のメリットは多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかるロボット装置のメ
インアームＭを例示する斜視図である。

【図２】メインアームＭの内部構造の一例を表す透視斜
視図である。

【図３】メインアームＭの基本動作を模式的に表す平面
図である。

【図４】本発明のロボット装置の具体例を模式的に表す
斜視図である。

【図５】本発明の処理装置におけるロボットの動作の具
体例を模式的に表す平面図である。

【図６】本発明の処理装置におけるロボットの動作の具
体例を模式的に表す平面図である。

【図７】本発明の処理装置におけるロボットの動作の具
体例を模式的に表す平面図である。

【図８】本発明の処理装置におけるロボットの動作の具
体例を模式的に表す平面図である。

【図９】本発明の処理装置におけるロボットの動作の具
体例を模式的に表す平面図である。

【図１０】本発明の処理装置におけるロボットの動作の
具体例を模式的に表す平面図である。

【図１１】本発明のロボット装置の変型例を模式的に表
す斜視図である。

【図１２】本発明のロボット装置の第２の変型例を模式
的に表す斜視図である。

【図１３】従来のロボット装置の要部を模式的に表す斜
視図である。

【図１４】従来のロボット装置の一方のアームの基本的
な動作を説明するための模式図である。

【図１５】従来のダブルアーム型ロボットの動作を模式
的に表す平面図である。

【図１６】従来のダブルアーム型ロボットの動作を模式
的に表す平面図である。

【図１７】従来のダブルアーム型ロボットの動作を模式
的に表す平面図である。

【図１８】従来のダブルアーム型ロボットの動作を模式
的に表す平面図である。

【図１９】従来のダブルアーム型ロボットの動作を模式
的に表す平面図である。

【符号の説明】

１、１００ロボット装置２アーム軸（第１のアーム軸）２Ａ第１のアーム２Ｂ第２のアーム４アーム軸（第２のアーム軸）４Ａ、４Ｂハンド８、１０８昇降軸１０、１１０走行軸３０モータ３５固定フランジ４０固定プーリー５０タイミングベルト６０プーリー１０６旋回軸２００ウェーハ（ワーク）２００Ａ、２００Ｃ処理済みウェーハ２００Ｂ未処理ウェーハ３００、４００カセット５００、６００処理モジュール５１０、６１０ゲートバルブＥエンドエフェクタＥ１凹部（切り込み）Ｅ２隙間ＭメインアームＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ポイント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3C007 AS03 AS24 BS07 CT02 CT04 CV07 CW07 CY36 DS01 ES02 EV05 EW14 HS04 HS27 HT02 HT37 KS17 KS21 MT01 NS09 NS13 5F031 CA01 CA02 FA01 FA11 FA14 FA15 GA03 GA08 GA43 GA47 GA48 GA50 LA13 MA23 MA28 MA32 PA26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転駆動手段と、前記回転駆動手段に結合された第１のアーム軸と、前記第１のアーム軸に結合され、前記回転駆動手段によ
り回転動作可能な第１のアーム部と、前記第１のアーム
部に結合され、前記第１のアーム部とともに屈伸動作す
る第２のアーム部と、を有するメインアームと、を備え、第１のポイントと第２のポイントとの間に前記第１のア
ーム軸が配置された状態において、前記回転駆動手段に
より前記第１のアーム軸を回転することにより前記メイ
ンアームが展開して前記第２のアーム部の先端が前記第
１のポイントにおいてワークを受け取り、その後、前記
回転駆動手段により前記第１のアーム軸が回転すること
により前記メインアームが反転展開して前記第２のポイ
ントに前記ワークを搬送することを特徴とするロボット
装置。
【請求項２】前記メインアームを複数備えたことを特徴
とする請求項１記載のロボット装置。
【請求項３】前記回転駆動手段により前記第１のアーム
軸が回転して前記第１のアームが角度θだけ回転する
と、これに連動して前記第２のアーム部は角度２θだけ
回転することを特徴とする請求項１または２に記載のロ
ボット装置。
【請求項４】前記第２のアーム部の前記先端付近におい
て、側面に切り込みが設けられたことを特徴とする請求
項１〜３のいずれか１つに記載のロボット装置。
【請求項５】回転駆動手段と、昇降駆動手段と、前記回転駆動手段及び前記昇降駆動手段に結合された第
２のアーム軸と、前記第２のアーム軸に結合されたサブアームと、をさらに備え、前記サブアームは、前記第２のアーム部の前記先端に保
持された前記ワークを受け取り可能としたことを特徴と
する請求項１〜４にいずれか１つに記載のロボット装
置。
【請求項６】前記サブアームは、前記第２のアーム軸か
ら第１の方向に向けて延在する第１のハンドと、前記第
２のアーム軸から前記第１の方向とは異なる第２の方向
に向けて延在する第２のハンドとを有し、前記第２のアーム部の前記先端付近において、前記昇降
駆動手段により前記第１のハンドが下方から上昇するこ
とにより、前記先端に保持された前記ワークを前記第１
のハンドが受け取り、その後、前記回転駆動手段により
前記第２のアーム軸が回転して前記第２のアーム部の前
記先端の上に前記第２のハンドを移動させ、さらに前記
昇降駆動機構により前記第２のハンドが下方に降下する
ことにより、前記第２のハンドに保持されていたワーク
が前記第２のアーム部の前記先端に受け渡されることを
特徴とする請求項５記載のロボット装置。
【請求項７】前記サブアームは、保持した前記ワークを
回転させる回転機構を有することを特徴とする請求項５
または６に記載のロボット装置。
【請求項８】前記第１のアーム軸を上下方向に移動させ
る昇降手段と、前記第１のアーム軸を水平方向の移動させる走行手段
と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれ
か１つに記載のロボット装置。
【請求項９】請求項１〜８のいずれか１つに記載のロボ
ット装置と、ワークに対して処理を施す処理モジュールと、を備え、前記ロボット装置は、未処理のワークを前記処理モジュ
ールに搬入し、処理済みのワークを前記処理モジュール
から搬出することを特徴とする処理装置。
【請求項１０】請求項４〜８のいずれか１つに記載のロ
ボット装置と、ワークに対して処理を施す処理モジュールと、を備え、前記ロボット装置は、カセットに収容された未処理のワ
ークを前記カセットから前記処理モジュールに搬送し、
前記処理済みのワークを前記処理モジュールから前記カ
セットに搬送し、前記第２のアーム部の前記先端付近において側面に設け
られた前記切り込みは、前記カセットと前記第２のアー
ム部とが干渉しないように形成されてなることを特徴と
する処理装置。